Tarmmikrobiomet i divertikulitis og divertikulose

Divertikulose rammer 60 % af mennesker over 60 år, og omkring 10-25 % af individerne vil have symptomer, lige fra akut divertikulitis, der kræver akut indgreb, til symptomatisk divertikulær sygdom med vedvarende smerter i den nederste del af maven og ændrede afføringsvaner. Op til 5 % af patienter med akut divertikulitis vil dø, mens de er indlagt. På trods af udbredelsen og sværhedsgraden af ​​dens manifestationer, er der stadig grundlæggende spørgsmål om arten af ​​diverticulitis og divertikulose.

Den menneskelige tyktarm indeholder 100 billioner bakterier, herunder hundredvis af arter og 10 gange så mange gener som det menneskelige genom. Mens ændringer i mikrobiomet har været impliceret i sygdomstilstande såsom irritabel tyktarm (IBS) eller inflammatorisk tarmsygdom (IBD), er mikrobiomet ikke blevet tilstrækkeligt beskrevet i relation til colon diverticula. Da King's College Hospital har den eneste kendte dedikerede divertikulær sygdomsklinik, har vi en enestående stor patientpopulation, hvor vi kan lære om denne tilstand.

Når colon diverticula bliver betændt eller perforerer, har patienter diverticulitis. Inciterende faktorer for episoder med akut divertikulitis er ikke velkarakteriseret, men omfatter alder, livsstilsfaktorer og visse medikamenter. Klinikere har ingen måde at forudsige, hvilke patienter der vil få divertikulitis, eller hvor alvorlig dens præsentation vil være. I nogle tilfælde af pericolonic diverticulitis (kendt som Hinchey I), kan betændelse forsvinde selv uden antibiotika, mens perforeret diverticulitis i andre tilfælde vil omfatte fekulent peritonitis (Hinchey IV) og kræve ny tyktarmsresektion. Divertikulit kan være forårsaget af ændringer i mikrobiomet, men dette er ikke blevet behandlet tilstrækkeligt.

Størstedelen af ​​patienter med asymptomatisk divertikulose, det vil sige tilstedeværelsen af ​​tyktarmsdivertikler i fravær af symptomer, vil aldrig opleve en episode af divertikulitis. Der har dog været nogle begrænsede beviser for, at mikrobiomet i divertikulose er ændret, og ligner det ved akut divertikulitis. Hvis det er tilfældet, vil det fortsat være umuligt at forudsige, hvilke patienter der vil udvikle akut divertikulitis. Det vil også betyde, at forskning, som ikke vurderede eller kontrollerede for tilstedeværelsen af ​​divertikler i patientpopulationer, skal tages op igen.

I øjeblikket har klinikere intet grundlag for at forudsige (1) hvilke patienter der vil udvikle alvorlig akut diverticulitis, der kræver operation, eller (2) hvilke patienter der vil udvikle akut diverticulitis, som vil forsvinde med antibiotika. Vi tror på, at yderligere indsigt i tarmmikrobiomet vil give mulighed for bedre diagnostik og behandlinger i fremtiden.

Der har været nogle få, begrænsede undersøgelser af mikrobiomet i diverticulitis, men ikke fuld pyrosequencing. Dette skyldes, at forskningsomkostningerne er faldet 5 størrelsesordener i det seneste årti, mens beregningskapaciteten er steget. Undersøgelser har set på de individuelle bakteriestammer i afførings- eller slimhindeprøver, hvilket ikke er tilstrækkeligt til at forstå det komplekse mikrobiom.

Da tarmmikrobiomet ikke er blevet grundigt undersøgt ved divertikulær sygdom, er dette en eksplorativ undersøgelse. Vi ønsker dog at teste hypoteserne om, at patienter med asymptomatisk divertikulose har et mikrobiom, der minder mere om patienter med akut divertikulitis end normale kontroller.

14. Metodeindstilling: King's College Hospital, et tertiært henvisningshospital i det sydlige London. King's er et henvisningscenter for oparbejdning af to ugers ventetid på kolorektal cancer (2ww) vurderinger, med 900 nye patienthenvisninger vurderet om året. Ligeledes optager Ulykkesafdelingen på King's op til 250 patienter om året med akut divertikulitis.

Patienter: 4 sæt patienter vil blive rekrutteret. 25 patienter per gruppe vil blive rekrutteret:

Gruppe A og B. Patienter med akut divertikulitis vil blive rekrutteret fra akutmodtagelsen på King's forud for påbegyndelse af antibiotika. Rektale podninger vil blive udtaget fra patienter med en hovedklage over akutte mavesmerter ved indledende vurdering forud for indledende antibiotika. Alle prøver vil indledningsvis blive frosset, men kun patienters prøver med en indlæggelsesdiagnose på akut divertikulitis og colon-billeddannelse (CT-billeddannelse eller visualisering ved operation) vil blive analyseret. Patienter med akut diverticulitis vil blive vurderet i 2 grupper, de patienter med perforeret diverticulitis (dvs. Hinchey III eller IV) og de patienter med uperforeret diverticulitis (Hinchey I eller II).

Gruppe C. Patienter med asymptomatisk divertikulose vil blive rekrutteret fra 2-ugers vente (2ww) kolorektal cancer-vej. Patienter med en hovedklage over frisk rektal blødning uden andre klager vil blive rekrutteret forud for billeddiagnostik, enten ved CT, CT-kolonografi eller endoskopi. De vil give en afføringsprøve eller endetarmspodning før tarmrensning, hvis det er nødvendigt for deres evaluering, da det kan ændre mikrobiomet. De patientprøver med divertikulose (og eller hæmorider, som den anden hyppigste årsag til frisk PR-blødning) vil blive analyseret.

Gruppe D. Patienter med eller uden hæmorider og ingen anden colonpatologi vil blive rekrutteret fra 2ww kolorektal cancer-vejen. Disse vil være de normale kontroller. Patienter med en hovedklage over frisk PR-blødning uden andre klager vil blive rekrutteret forud for billeddiagnostik, enten ved CT, CT-kolonografi eller endoskopi. De vil give en afføringsprøve eller endetarmspodning før tarmrensning, hvis det er nødvendigt for deres evaluering, da det kan ændre mikrobiomet. De patientprøver med divertikulose (og eller hæmorider, som den anden hyppigste årsag til frisk PR-blødning) vil blive analyseret.

Afføringsanalyse: Afføringsprøver vil blive analyseret for fækal mikrobiomsammensætning ved 16S ribosomalt RNA-gen pyrosekventering gennem en samarbejdsaftale med Bruce-laboratoriet ved King's College London.

Kort fortalt undersøger genmålrettet 16S rRNA-sekventering en strukturel komponent af det bakterielle ribosom gennem målrettede primere. Konstante dele af det ribosomale RNA amplificeres, hvilket muliggør identifikation af de variable dele. Sekvenser bliver derefter grupperet i OTU'er, operationelle taksonomiske enheder og kan tildeles til slægter fra slægten helt til phyla.

Planlagte statistiske analyser: Mikrobiomsammensætning vil blive vurderet på flere forskellige måder. Alfa-diversitet vil blive målt, som er et mål for den gennemsnitlige diversitet inden for en prøve. Der vil blive foretaget flere vurderinger af alfa-diversitet, herunder Chaol-rigdomsestimat, OTU-rigdom og Shannon-indeks. Alfa-diversitet har vist sig at være reduceret hos patienter med aktiv IBD sammenlignet med patienter med hvilende sygdom, men er ikke blevet beskrevet i divertikulær sygdom. Beta-diversitet er en sammenligning af diversitet mellem prøver (det vil sige adskillelsen af ​​den fylogenetiske struktur af OTU'erne i en prøve sammenlignet med alle andre prøver) vil blive beregnet gennem Unifrac-afstande.

Effektberegning: Metabonomiske undersøgelser af tarmmikrobiomet på dette tidspunkt er nødvendigvis udforskende. Som sådan er effektberegninger ikke blevet udført i marken. Men i dette tilfælde burde analyse af 25 prøver pr. gruppe være tilstrækkeligt til at skelne mellem grupper og vurdere deres mangfoldighed.

Eksisterende infrastruktur: Al nødvendig infrastruktur er i øjeblikket på plads. Undersøgelsesteamet (professor Bjarnason og hr. Papagrigoriadis) leder i øjeblikket 2ww-klinikkerne samt tager sig af akutte indlæggelser i akutmodtagelse på King's College Hospital. En materialeoverførselsaftale er på plads med Bruce-laboratoriet på King's College London for overførsel af andre fæcesprøver, og den skal kun ændres.